DE3222733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Teilbelag-Scheibenbremse mit einem einseitig angeordneten, parallel zur Bremsscheibenachse ausgerichteten Führungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Bremsen werden vorzugsweise als in das Achsgehäuse integrierte Scheibenbremsen angewendet.

Es ist bereits eine insbesondere für Motorräder vorgesehene pendelnde Schwimmsattel-Scheibenbremse bekannt, die nur über einen Führungsstift, auf dem sich die Bremse beim Bremsvorgang axial verschieben läßt, mit der Radachse bzw. mit einem stationären Teil des Kraftrades verbunden ist. Die gesamte Bremse wird dabei an einer seitlich in Höhe des Bremsscheibenauslasses angeordneten Auflagefläche abgestützt, um beim Bremsvorgang ein Verdrehen der Bremse um den Führungsstift zu verhindern (DE-OS 28 39 195). Nachteilig ist bei einer derartigen Anordnung, daß zumindest in einer der beiden Bewegungsrichtungen des Rades bzw. der Bremsscheibe die gesamte Bremskraft auf den Führungsstift übertragen wird, weshalb derartige Bremsen praktisch nur für Fahrzeuge, wie Krafträder, in Frage kommen, die nur in einer Fahrtrichtung abgebremst werden müssen. Da beim Bremsen sowohl Radial- als auch Umfangskräfte auftreten, werden in aller Regel auch in der Hauptbewegungsrichtung des Rades erhebliche Anteile der auftretenden Brems- oder Reibkräfte auf den Führungsstift übertragen.

Ferner ist bereits eine Schwimmsattel-Scheibenbremse bekannt, bei der der Bremssattel auf zwei parallel zur Bremsscheibenachse mit radialem Abstand voneinander angeordneten Bolzen gleitend verschiebbar befestigt ist (DE-OS 30 44 185). Beide Bolzen sind dabei, handelt es sich um ein lenkbares Rad, unmittelbar am Radzapfen oder, ist das Rad nicht lenkbar, an einem Fahrzeugrahmenelement befestigt. Der Bremssattel, der in diesem Fall nur den äußeren Bremsbelag trägt, schwimmt auf einem der beiden Bolzen, während der gegenüberliegende, also der innere Bremsbelag, auf einer Stützplatte montiert ist, die beim Bremsen auf dem zweiten Bolzen gleitet. Auf diese Stützplatte wirkt bei der Bremsbetätigung der an dem Innenschenkel des Bremssattels angeordnete hydraulisch angetriebene Bremszylinder ein. Außerdem steht diese innere Stützplatte mit einer beidseitig, bezogen auf die Bremsscheibendrehrichtung, an dem Bremssattel angreifende Bauteil derart in Verbindung, daß zwar eine Verschiebung parallel zur Bremsscheibenachse möglich ist, daß jedoch die auf die Stützplatte beim Bremsen ausgeübte Umfangskraft auch auf den Bremssattel und über diesen auf den ersten Bolzen teilweise übertragen wird. Es ist eine annähernd gleichmäßige Aufteilung der Kräfte auf die beiden Bolzen zu erwarten.

Derartige Schwimmsattel-Scheibenbremsen haben den Nachteil, daß die Führungsbolzen, auf denen der Bremssattel und die Stützplatte für den inneren Belag schwimmen, gleichzeitig zur Aufnahme der hohen beim Bremsen auftretenden Umfangskräfte dienen. Dadurch werden hohe Sattelverschiebekräfte erforderlich. Außerdem hat dies häufig ein Verkanten und Verklemmen der Bolzen in dem Gleitlager zur Folge.

Aus der DE-OS 29 19 534 ist es bekannt, zwei an Armen des Bremsträgers direkt abgestützte Bremsklötze mittels eines Sattels in axiale Richtung zu umfassen. Der Sattel ist dabei mit seinem äußeren Schenkel auch direkt an den Armen des Trägers abgestützt und in der Lage, Reibkräfte auf den Träger zu übertragen, die möglicherweise von den Bremsklötzen herrühren. Im übrigen besitzt dieser Bremssattel außer den beiden Führungsbolzen keine andere hauptsächliche Abstützung mehr, so daß alle Bremskräfte unmittelbar vom Bremsträger aufgenommen werden, während der Bremssattel in erster Linie zum Übertragen der Bremsbetätigungskräfte dient, ohne daß auf ihn ein Bremsmoment einwirkt.

Die Erfindung geht daher aus von einer Teilbelag-Scheibenbremse, der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile bekannter Anordnungen zu überwinden und eine Teilbelag-Scheibenbremse zu schaffen, deren Führungselemente, die ein Verschieben des Bremssattels parallel zur Bremsscheibenachse zulassen, durch die beim Bremsvorgang auftretenden Umfangs- bzw. Reibkräfte vergleichsweise gering belastet werden, damit auch bei hohen Bremskräften eine leichtgängige, verwindungsfreie Verschiebbarkeit des Bremssattels gewährleistet ist. Eine gleichmäßige Abnutzung und eine hohe Lebensdauer der Bremse sollen dadurch ebenfalls erreicht werden. Ferner wurde auf einen einfachen Aufbau der Bremse sowie auf eine leichte Montage und Justierung Wert gelegt.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise lösen läßt, wenn bei einer Scheibenbremse der eingangs genannten Art auf beiden Seiten des Bremssattels, d. h. an der Einlauf- und Auslaufseite der Bremsscheibe, je ein mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse starr verbundenes Stützteil vorgesehen ist, an dem der Bremssattel bei der Bremsbetätigung parallel zur Scheibenachse verschiebbar anliegt, und wenn zumindest in der Hauptdrehrichtung das Stützteil derart angeordnet ist, daß die auf den Bremssattel ausgeübten Umfangs- bzw. Reibkräfte vollständig oder zu einem überwiegenden Teil auf das Stützteil übertragbar sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind an der Scheibenauslaufseite die Auflage- und Kraftübertragungsflächen des Bremssattels und des Stützteiles nahe der Resultierenden der in der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe auf den Bremssattel übertragenen Umfangs- bzw. Reibkräfte angeordnet. Diese Bedingung ist in der Regel dann erfüllt, wenn sich die Auflagefläche des Bremssattels in Höhe der Bremsscheibe direkt über der Bremsscheibe befindet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung steht der Bremssattel an der Scheibeneinlaufseite, bezogen auf die Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe, mit dem dort angeordneten Stützteil über ein z. B. in Form einer Einstellschraube oder eines federnden Teiles ausgebildeten Einstellelementes justierbar in Eingriff. Dadurch kann nach der Montage des Bremssattels auf sehr einfache Weise das erforderliche Spiel eingestellt werden.

Weiterhin ergeben sich Vorteile, wenn erfindungsgemäß der Bremssattel mit Hilfe eines einzigen, als Führungselement dienenden Bolzens parallel zu der Bremsscheibenachse verschiebbar an dem Achszapfen oder an dem Achsgehäuse direkt oder indirekt befestigt ist. Für die Kraftverteilung ist es dabei besonders günstig, wenn der Bolzen an dem Stützteil, das die in der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe wirkende Abstützfläche trägt, befestigt ist.

Die Abstützflächen für beide Seiten des Bremssattels lassen sich einstückig mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse herstellen. Dies führt bei der Herstellung und Montage zu erheblichen Einsparungen.

Das Führungselement, auf dem der Bremssattel axial verschiebbar sitzt, befindet sich gemäß einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung an einem nahe dem Scheibenauslauf, bezogen auf die Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe, an dem Bremssattel angeordneten Halterungsarm.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Einzelheiten anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Teilbelag-Scheibenbremse gemäß einer Ausführungsart der Erfindung, montiert an einer Vorderachse,

Fig. 2 in der Draufsicht die Teilbelagscheibenbremse nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Scheibenbremse nach Fig. 1, und

Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, ein Detail der Scheibenbremse nach Fig. 1, nämlich die Halterung und Führung der Scheibenbremse an der Radachse.

Die in den Fig. 1-3 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Scheibenbremse ist für einen Personenwagen vorgesehen. Die gezeigten oder angedeuteten, an die Scheibenbremse angrenzenden Fahrzeugteile, die im folgenden noch näher beschrieben werden, gehören hier zu einer Vorderachse. Beim Anbringen der Scheibenbremse am nicht gelenkten Hinterrad könnte die Scheibenbremse an entsprechenden Teilen der Hinterachse befestigt werden.

Es handelt sich in der gezeigten Ausführungsart der Erfindung um eine sogenannte Faustsattel-Scheibenbremse. Sie besteht gemäß Fig. 1 und Fig. 2 im wesentlichen aus einem Bremssattel 1, der am Rand einer Bremsscheibe 2 angeordnet ist und an dem bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Bremse alle wesentlichen Bremsenteile montiert sind.

Mit Hilfe des hier an dem Achsgehäuse 3 befestigten oder einen integralen Bestandteil des Achsgehäuses bildenden Halterungsarmes 4 ist der Bremssattel 1 an der Achse montiert. Das Verbindungselement zwischen dem Halterungsarm 4 und dem Bremssattel 1 ist ein parallel zur Bremsscheiben- und Radachse 5 angeordneten Führungselement 6, auf dem der Bremssattel 1 im Gleiteingriff parallel zur Bremsscheibenachse 5 verschiebbar angeordnet ist; Einzelheiten der Befestigung werden nachstehend anhand der Fig. 4 erläutert.

In dem Bremssattel 1 sind, wie üblich, auf den zugehörigen Bremsbelagträgern 7, 8 aufgebrachte Bremsbeläge 9, 10 eingesetzt und mit Federn 29, 30 gesichert. Bei der Bremsbetätigung werden die Bremsbeläge mit Hilfe eines ebenfalls im Bremssattel montierten hydraulisch betätigten Kolbens 11 - vergleiche hierzu Fig. 1 und Fig. 3 - von beiden Seiten an die Bremsscheibe 2 angepreßt. Ein Anschluß 12 an die Bremsen-Hydraulik bzw. an den Bremsen-Hauptzylinder ist in Fig. 3 ebenfalls angedeutet. Das Ventil 13 in Fig. 2 dient zur Entlüftung der Druckkammer 14 bzw. der hydraulischen Betätigungseinrichtung des Kolbens 11.

Da der Bremssattel schwimmend gelagert ist, führt die bei der Bremsbetätigung auf den Kolben 11 ausgeübte Kraft zunächst zur Anlage des Bremsbelages 10 an die Bremsscheibe 2 und sodann zur Verschiebung des Bremssattels 1 parallel zur Bremsscheibenachse 5 auf dem Führungselement 6. Dadurch wird auch der auf der Gegenseite der Bremsscheibe 2 angeordnete Bremsbelag 9 an die Bremsscheibe 2 angepreßt.

Die bei der Bremsbetätigung auf den Bremssattel ausgeübten Umfangs- bzw. Reibkräfte werden erfindungsgemäß von dem Bremssattel 1 auf ein in der Hauptdrehrichtung des Rades am Bremsscheibenauslauf angeordnetes Stützteil 15 übertragen, wozu der Bremssattel 1 und dieses Stützteil 15 entsprechende Auflageflächen 16 bzw. 17 aufweisen. Da die Resultierende der radialen und tangentialen Kräfte am äußeren Umfang der Bremsscheibe 2 in Höhe der Bremsscheibe, d. h. zwischen den beiden Bremsbelägen verläuft, erfolgt erfindungsgemäß möglichst nahe an dieser Stelle die Kraftübertragung von dem Bremssattel 1 auf das Stützteil 15. Dadurch wird das Führungselement 6 völlig oder zumindest weitgehend von den Reibkräften entlastet, so daß die beim Bremsen erforderliche, von der Hydraulik bzw. dem Kolben 11 aufzubringende Sattelverschiebekraft gering wird. Da der Bremssattel 1 mit seiner Auflagefläche 16 parallel zur Bremsscheibenachse 5 verschiebbar an dem Stützteil 15 bzw. auf dessen Auflagefläche 17 aufliegt, sind zur Verschiebung des Sattels beim Bremsvorgang im wesentlichen nur noch die zwischen den beiden Flächen 16 und 17 auftretenden, relativ geringen Gleitkräfte zu überwinden. Das in diesem Ausführungsbeispiel etwa auf der radialen Verbindungslinie zwischen der Bremsscheibenachse 5 und den Flächen 16, 17, über die beim Bremsvorgang in Vorwärtsrichtung die Kräfte übertragen werden, im Abstand von diesen Flächen 16, 17 angeordnete Führungselement 6 wird dadurch völlig oder zumindest weitgehend von den Reibkräften entlastet, so daß die beim Bremsen erforderliche, von der Hydraulik bzw. von dem Kolben 11 aufzubringende Sattelverschiebkraft gering wird. Da der Bremssattel 1 mit seiner Auflagefläche 16 parallel zur Achse 5 verschiebbar an dem Stützteil 15 bzw. an der Auflagefläche 17 aufliegt, sind zur Verschiebung des Sattels beim Bremsvorgang im wesentlichen nur noch die zwischen den beiden Flächen 16 und 17 auftretenden, relativ geringen Gleitkräfte zu über­ winden.

In der zu der durch den Pfeil 18 in Fig. 1 symbolisierten Hauptdrehrichtung entgegengesetzten Richtung wird der Bremssattel in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung über eine Einstellschraube 19 mit einem zweiten, direkt oder indirekt mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse 3 verbundenen Abstützteil 20 justierbar in Eingriff gebracht.

Beim Bremsen während der Rückwärtsfahrt werden die Reibkräfte zum überwiegenden Teil von dem Führungselement 6 aufgenommen, weil in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Wirkungslinie der resultierenden Bremskräfte, die beim Rückwärtsfahren übertragen werden, die Achse des Führungselementes senkrecht schneidet oder zumindest nahe einer solchen Linie verläuft. Die Kraftübertragung auf das Führungselement wird dadurch sehr gleichmäßig; ein Verkanten oder Verklemmen der parallel verschobenen Teile wird vermieden. Der - im Vergleich zur Hauptdrehrichtung - höhere prozentuale Anteil der von dem Führungselement aufzunehmenden Reibkräfte ist von untergeordneter Bedeutung, weil die Belastung einer Kraftfahrzeugbremse in der Rückwärtsfahrt ohnehin sehr viel geringer ist.

Aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 4 ist die in einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung gewählte Anordnung und Ausbildung des Führungselementes 6 in Form eines in einer Hülse 24 eingefügten Bolzens 25 ersichtlich, der an dem Halterungsarm 4 unterhalb - bezogen auf die Bremsscheiben- und Radachse 5 - des beim Bremsen in der Hauptdrehrichtung (Pfeil 18) belasteten Stützteiles 15 und nahe der Scheibenauslaufseite am Bremssattel 1 montiert ist. Mit Hilfe des einstückig, d. h. als Bestandteil des Bremssattels 1 ausgebildeten Halterungsarmes 21 sitzt der Bremssattel 1 im Gleiteingriff auf dem Führungselement 6 und ist daher parallel zur Bremsscheibenachse 5 verschiebbar. Die Hülse 24 mit dem Bolzen 25 ist durch eine zur Bremsscheibenachse 5 parallele Bohrung im Halterungsarm 21 hindurchgeführt und wird in bekannter Weise durch elastische Manschetten 22, 23 gegen das Eindringen von Schmutz in die Gleitfläche geschützt.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Scheibenbremse nach der Erfindung nur einen geringen Einbauraum im Rad benötigt.

Der den Zylinder mit dem Betätigungskolben 11 enthaltende Teil der Bremse sitzt auf der Innenseite der Bremsscheibe 2, während der den Bremsbelag der Gegenseite führende, wesentlich schmälere radiale Schenkel des Bremssattels 1 auf der Außenseite der Bremsscheibe angeordnet ist. Eine Dichtmanschette 28 der Antriebswelle sowie Einzelheiten 27 einer Radlagerung - es handelt sich hier um ein angetriebenes Vorderrad - sind ebenfalls in Fig. 3 angedeutet. Ferner sind in Fig. 3 eine Radschüssel 26 und eine Felge 28 teilweise dargestellt.

Wie aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ersichtlich ist, wird bei dieser Bremse eine vergleichsweise einfache Konstruktion und ein kompakter Aufbau ermöglicht. Da alle wesentlichen Teile der Bremse in dem Bremssattel vereinigt sind, der nur mit einem einzigen Bolzen an der Achse bzw. an dem Achszapfen oder dem Achsgehäuse befestigt ist, und da der Bremssattel gegenüber den Abstützflächen auf sehr einfache Weise durch die Einstellschraube oder durch ein entsprechendes federndes Einstellelement justiert werden kann, ergibt sich eine schnelle, kostengünstige Montage. Die die Reibkräfte in der Hauptdrehrichtung und in der Gegenrichtung aufnehmenden Elemente, an denen der Bremssattel lediglich zur Anlage gebracht werden muß, lassen sich mit Vorteil als integrale Bestandteile des Achszapfens oder eines Achsgehäuseteiles ausbilden.

Für die Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bremse ist die beschriebene besonders vorteilhafte Übertragung der Reibkräfte auf die Achse sowie die weitgehende Entlastung des Bolzens und der Bolzenführung von den auftretenden Reibkräften von entscheidender Bedeutung.

Ein Klappern oder Knacken der Bremse läßt sich auf sehr einfache Weise verhindern, wenn mit dem Einstellelement auf der Scheibeneinlaßseite, bezogen auf die Hauptdrehrichtung, ein Spiel von nur ca. 0,2 bis 0,6 mm eingestellt oder wenn dort ein federndes Element eingefügt wird. So läßt sich z. B. durch Verwendung einer vollständig oder zumindest im Auflagebereich aus Kunststoff bestehenden Einstellschraube die nötige Dämpfung zur Verhinderung von Geräuschen erzielen. Während bisher grundsätzlich der "schwimmende" Teil der Bremse gegenüber dem feststehenden Teil durch eine oder mehrere Federn oder durch elastische Zwischenstücke gegen Klappergeräusche gesichert werden mußte, ist dies hier entbehrlich, wenn die Bremse in der beschriebenen Weise justiert wird.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß bei Verwendung justierbarer Einstellelemente die Abstützfläche auf dem Stützteil 20 keiner Nachbearbeitung bedarf, was ebenfalls zu Einsparungen im Herstellungsaufwand führt.

Claims (8)

1. Teilbelag-Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem den Rand einer Bremsscheibe übergreifenden, mit Abstützflächen zur Übertragung der beim Bremsvorgang auf den Bremssattel einwirkenden Umfangs- bzw. Bremskräfte auf das Achsgehäuse versehenen Bremssattel, der mit bei der Bremsbetätigung von beiden Seiten an die Bremsscheibe anpreßbaren Bremsbacken ausgerüstet ist und der auf einem einseitig angeordneten, parallel zur Bremsscheibenachse ausgerichteten Führungselement gleitend verschiebbar gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Bremssattels (1), d. h. an der Einlauf- und Auslaufseite der Bremsscheibe, je ein mit einem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse (3) starr verbundenes Stützteil (15, 20) vorgesehen ist, an dem der Bremssattel (1) bei der Bremsbetätigung parallel zur Bremsscheibenachse (5) verschiebbar anliegt, und daß zumindest in der Hauptdrehrichtung (Pfeil 18) das Stützteil (15) derart angeordnet ist, daß die Umfangs- bzw. Bremskräfte vollständig auf den Bremssattel (1) ausgeübt und über ihn zumindest zum überwiegenden Teil auf das Stützteil (15) übertragbar sind.

2. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Scheibenauslaufseite, bezogen auf die Hauptdrehrichtung (Pfeil 18) der Bremsscheibe (2), die Auflage- und Kraftübertragungsflächen (16 bzw. 17) des Bremssattels (1) und des Stützteiles (15) nahe der resultierenden der in der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe (2) auf den Bremssattel (1) übertragenen Umfangs- bzw. Bremskräfte angeordnet sind.

3. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel (1) an der Scheibeneinlaufseite, bezogen auf die Hauptdrehrichtung (Pfeil 18) der Bremsscheibe (2), mit dem dort angeordneten Stützteil (20) über ein z. B. in Form einer Einstellschraube (19) oder eines federnden Teiles ausgebildetes Einstellelement justierbar in Eingriff steht.

4. Teilbelag-Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungselement (6), mit dem der Bremssattel (1) parallel zur Bremsscheibenachse (5) verschiebbar an dem Achszapfen oder an dem Achsgehäuse (3) befestigt ist, ein einziger, in einer Führungshülse (24) angeordneter Bolzen (25) vorgesehen ist.

5. Teilbelag-Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (6) nahe der radialen Verbindungslinie zwischen der Bremsscheibenachse (5) und den Kraftübertragungsflächen (16 bzw. 17) an der Scheibenauslaufseite, bezogen auf die Hauptdrehrichtung (18) der Bremsscheibe (2), angeordnet ist.

6. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (6) nahe der Wirkungslinie der resultierenden Bremskräfte, die beim Bremsen in der zur Hauptrichtung (18) entgegengesetzten Drehrichtung auf den Bremssattel (1) übertragbar sind, angeordnet ist.

7. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (6) an dem Stützteil (15), das die in der Hauptdrehrichtung (18) wirkende Abstützfläche (17) trägt, befestigt ist.

8. Teilbelag-Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel (1) einen das Führungselement (6) aufnehmenden Halterungsarm (21) aufweist.